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摘要：从环境污染方面所说的重金属，实际上主要是指汞、镉、铅、铬、砷等金属或类金属，也指具有一定毒性的一般重金属，如铜、锌、镍、钴、锡等。我们从自然性、毒性、活性和持久性、生物可分解性、生物累积性，对生物体作用的加和性等几个方面，本文对重金属的检测方法进行了分析研究
关键词：重金属：检测方法
【中图分类号】V252.3
一、重金属定义
从环境污染方面所说的重金属，实际上主要是指汞、镉、铅、铬、砷等金属或类金属，也指具有一定毒性的一般重金属，如铜、锌、镍、钴、锡等。我们从自然性、毒性、活性和持久性、生物可分解性、生物累积性，对生物体作用的加和性等几个方面对重金属的危害稍作论述。自然性，毒性，时空分布性，活性和持久性，生物可分解性，生物累积性，对生物体作用的加和性。
二、重金属的定量检测技术
通常认可的重金属分析方法有：紫外可分光光度法（UV）、电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）、原子荧光法（AFS）、原子吸收法（AAS）、电感耦合等离子体法（ICP）、X荧光光谱（XRF）、。日本和欧盟国家有的采用电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）分析，但对国内用户而言，仪器成本高。也有的采用X荧光光谱（XRF）分析，优点是无损检测，可直接分析成品，但检测精度和重复性不如光谱法。最新流行的检测方法--阳极溶出法，检测速度快，数值准确，可用于现场等环境应急检测。本文对以下几种方法进行了分析研究
（一）紫外可见分光光度法（UV）
其检测原理是：重金属与显色剂—通常为有机化合物，可于重金属发生络合反应，生成有色分子团，溶液颜色深浅与浓度成正比。在特定波长下，比色检测。
分光光度分析有两种，一种是利用物质本身对紫外及可见光的吸收进行测定；另一种是生成有色化合物，即“显色”，然后测定。虽然不少无机离子在紫外和可见光区有吸收，但因一般强度较弱，所以直接用于定量分析的较少。加入显色剂使待测物质转化为在紫外和可见光区有吸收的化合物来进行光度测定，这是目前应用最广泛的测试手段。显色剂分为无机显色剂和有机显色剂，而以有机显色剂使用较多。大多当数有机显色剂本身为有色化合物，与金属离子反应生成的化合物一般是稳定的螯合物。显色反应的选择性和灵敏度都较高。有些有色螯合物易溶于有机溶剂，可进行萃取浸提后比色检测。近年来形成多元配合物的显色体系受到关注。多元配合物的指三个或三个以上组分形成的配合物。利用多元配合物的形成可提高分光光度測定的灵敏度，改善分析特性。显色剂在前处理萃取和检测比色方面的选择和使用是近年来分光光度法的重要研究课题。
（二）电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）
ICP-MS的检出限给人极深刻的印象，其溶液的检出限大部份为ppt级，实际的检出限不可能优于你实验室的清洁条件。必须指出，ICP-MS的ppt级检出限是针对溶液中溶解物质很少的单纯溶液而言的，若涉及固体中浓度的检出限，由于ICP-MS的耐盐量较差，ICP-MS检出限的优点会变差多达50倍，一些普通的轻元素（如S、 Ca、 Fe 、K、 Se）在ICP-MS中有严重的干扰，也将恶化其检出限。
ICP-MS由作为离子源ICP焰炬，接口装置和作为检测器的质谱仪三部分组成。ICP-MS所用电离源是感应耦合等离子体（ICP），其主体是一个由三层石英套管组成的炬管，负有线圈在矩管上端缠绕，三层石英管从里到外分别通冷却气，辅助气和载气，负载的线圈是由高频的电源耦合进行供电，能够产生垂直于线圈平面的磁场。假如通过高频装置对氩气进行电离，电子和氩离子在电磁场的作用下将会与其它氩原子进行碰撞从而产生更多的电子和离子，形成涡流。高强的电流导致高温，使氩气温度瞬间可达到10000k的等离子焰炬。被分析的样品通常是以水溶液的气溶胶形式引入氩气流中，然后进入由射频能量激发的处于大气压下的氩等离子体中心区，等离子体的高温会 使样品去溶剂化，汽化解离和电离。在负载线圈上面约10mm处，焰炬温度大约为8000K，在这么高的温度下，电离能低于7eV的元素完全电离，电离能低于10.5ev的元素电离度大于20%。由于大部分重要的元素电离能都低于10.5eV，因此都有很高的灵敏度，少数电离能较高的元素，如C，O，Cl，Br等也能检测，只是灵敏度较低。
（三）原子荧光法（AFS）
原子荧光光谱法是通过测量待测元素的原子蒸气在特定频率辐射能激以下所产生的荧光发射强度，以此来测定待测元素含量的方法。
气态自由原子吸收特征波长辐射后，原子的外层电子从基态或低能态会跃迁到高能态，同时发射出与原激发波长相同或不同的能量辐射，即原子荧光。原子荧光的发射强度If与原子化器中单位体积中该元素的基态原子数N成正比。当原子化效率和荧光量子效率固定时，原子荧光强度与试样浓度成正比。
现已研制出可对多元素同时测定的原子荧光光谱仪，它以多个高强度空心阴极灯为光源，以具有很高温度的电感耦合等离子体（ICP）作为原子化器，可使多种元素同时实现原子化。多元素分析系统以ICP原子化器为中心，在周围安装多个检测单元，与空心阴极灯一一成直角对应，产生的荧光用光电倍增管检测。光电转换后的电信号经放大后，由计算机处理就获得各元素分析结果。
（四）X射线荧光光谱法（XRF）
X射线荧光光谱法是利用样品对x射线的吸收随样品中的成分及其多少变化而变化来定性或定量测定样品中成分的一种方法。
当试样受到x射线，紫外光，高能粒子束等照射时，由于试样原子与高能粒子或光子碰撞，将原子内层的电子逐出，从而形成空穴，使原子处于激发的状态，这种激发状态的离子寿命很短，当外层电子向内层空穴进行跃迁，会使多余的能量以x射线的形式释放而出，并在教外层产生新的产生新的x射线发射和空穴，从而会产生一系列特征x射线。而特征x射线是各种元素所固有的，跟元素的原子系数有关联。所以只要测出了特征x射线的波长λ，就可以求出产生该波长的元素。即可做定性分析。在样品组成均匀，表面光滑平整，元素间无相互激发的条件下，当用x射线（一次x射线）做激发原照射试样，使试样中元素产生特征x射线（荧光x射线）时，若元素和实验条件一样，荧光x射线强度与分析元素含量之间存在线性关系。根据谱线的强度可以进行定量分析
（五）电化学法—阳极溶出伏安法
电化学法是近些年以来发展得非常快的一种检测方法，它主要是以经典极谱法为基础，在此之上又衍生出了阳极溶出伏安法、示波极谱等方法。电化学法的测试灵敏度较高，而检测限则较低，比较适合推广。阳极溶出伏安法是把伏安法测定和恒电位电解富集相结合的电化学分析方法。这种方法灵敏度很高，可以一次性的连续测定多种金属离子，能测定10-7-10-9mol/L的金属离子。而且此种方法所用仪器简单可行，操作方法简单，是一种很好的痕量分析手段。示波极谱法也很普遍，例如在国标中铬的测定方法的第二法和铅的测定方法中的第五法都是示波极谱法。
参考文献：
[1]马军国.利用微波消解和原子英光光度法同时测定水样中的砷、汞[J].干旱环境监测，2002，16（4）∶201- 202，247.
[2]李俊玲，徐燕，王家保.保健食品中铅、砷、汞微波消解前处理方法的研究[J].职业与健康，2005，21（9）∶1317- 1319.
[3]翟毓秀，郝林华.氢化物发生原子荧光光谱法测定食品和饲料中的铅[J].分析化学，2000，28（2）∶176-179.
[4]方红，杨晓兵.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定化妆品中砷、铅、汞[Z].光谱实验室，2002.
关键词：重金属：检测方法
【中图分类号】V252.3
一、重金属定义
从环境污染方面所说的重金属，实际上主要是指汞、镉、铅、铬、砷等金属或类金属，也指具有一定毒性的一般重金属，如铜、锌、镍、钴、锡等。我们从自然性、毒性、活性和持久性、生物可分解性、生物累积性，对生物体作用的加和性等几个方面对重金属的危害稍作论述。自然性，毒性，时空分布性，活性和持久性，生物可分解性，生物累积性，对生物体作用的加和性。
二、重金属的定量检测技术
通常认可的重金属分析方法有：紫外可分光光度法（UV）、电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）、原子荧光法（AFS）、原子吸收法（AAS）、电感耦合等离子体法（ICP）、X荧光光谱（XRF）、。日本和欧盟国家有的采用电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）分析，但对国内用户而言，仪器成本高。也有的采用X荧光光谱（XRF）分析，优点是无损检测，可直接分析成品，但检测精度和重复性不如光谱法。最新流行的检测方法--阳极溶出法，检测速度快，数值准确，可用于现场等环境应急检测。本文对以下几种方法进行了分析研究
（一）紫外可见分光光度法（UV）
其检测原理是：重金属与显色剂—通常为有机化合物，可于重金属发生络合反应，生成有色分子团，溶液颜色深浅与浓度成正比。在特定波长下，比色检测。
分光光度分析有两种，一种是利用物质本身对紫外及可见光的吸收进行测定；另一种是生成有色化合物，即“显色”，然后测定。虽然不少无机离子在紫外和可见光区有吸收，但因一般强度较弱，所以直接用于定量分析的较少。加入显色剂使待测物质转化为在紫外和可见光区有吸收的化合物来进行光度测定，这是目前应用最广泛的测试手段。显色剂分为无机显色剂和有机显色剂，而以有机显色剂使用较多。大多当数有机显色剂本身为有色化合物，与金属离子反应生成的化合物一般是稳定的螯合物。显色反应的选择性和灵敏度都较高。有些有色螯合物易溶于有机溶剂，可进行萃取浸提后比色检测。近年来形成多元配合物的显色体系受到关注。多元配合物的指三个或三个以上组分形成的配合物。利用多元配合物的形成可提高分光光度測定的灵敏度，改善分析特性。显色剂在前处理萃取和检测比色方面的选择和使用是近年来分光光度法的重要研究课题。
（二）电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）
ICP-MS的检出限给人极深刻的印象，其溶液的检出限大部份为ppt级，实际的检出限不可能优于你实验室的清洁条件。必须指出，ICP-MS的ppt级检出限是针对溶液中溶解物质很少的单纯溶液而言的，若涉及固体中浓度的检出限，由于ICP-MS的耐盐量较差，ICP-MS检出限的优点会变差多达50倍，一些普通的轻元素（如S、 Ca、 Fe 、K、 Se）在ICP-MS中有严重的干扰，也将恶化其检出限。
ICP-MS由作为离子源ICP焰炬，接口装置和作为检测器的质谱仪三部分组成。ICP-MS所用电离源是感应耦合等离子体（ICP），其主体是一个由三层石英套管组成的炬管，负有线圈在矩管上端缠绕，三层石英管从里到外分别通冷却气，辅助气和载气，负载的线圈是由高频的电源耦合进行供电，能够产生垂直于线圈平面的磁场。假如通过高频装置对氩气进行电离，电子和氩离子在电磁场的作用下将会与其它氩原子进行碰撞从而产生更多的电子和离子，形成涡流。高强的电流导致高温，使氩气温度瞬间可达到10000k的等离子焰炬。被分析的样品通常是以水溶液的气溶胶形式引入氩气流中，然后进入由射频能量激发的处于大气压下的氩等离子体中心区，等离子体的高温会 使样品去溶剂化，汽化解离和电离。在负载线圈上面约10mm处，焰炬温度大约为8000K，在这么高的温度下，电离能低于7eV的元素完全电离，电离能低于10.5ev的元素电离度大于20%。由于大部分重要的元素电离能都低于10.5eV，因此都有很高的灵敏度，少数电离能较高的元素，如C，O，Cl，Br等也能检测，只是灵敏度较低。
（三）原子荧光法（AFS）
原子荧光光谱法是通过测量待测元素的原子蒸气在特定频率辐射能激以下所产生的荧光发射强度，以此来测定待测元素含量的方法。
气态自由原子吸收特征波长辐射后，原子的外层电子从基态或低能态会跃迁到高能态，同时发射出与原激发波长相同或不同的能量辐射，即原子荧光。原子荧光的发射强度If与原子化器中单位体积中该元素的基态原子数N成正比。当原子化效率和荧光量子效率固定时，原子荧光强度与试样浓度成正比。
现已研制出可对多元素同时测定的原子荧光光谱仪，它以多个高强度空心阴极灯为光源，以具有很高温度的电感耦合等离子体（ICP）作为原子化器，可使多种元素同时实现原子化。多元素分析系统以ICP原子化器为中心，在周围安装多个检测单元，与空心阴极灯一一成直角对应，产生的荧光用光电倍增管检测。光电转换后的电信号经放大后，由计算机处理就获得各元素分析结果。
（四）X射线荧光光谱法（XRF）
X射线荧光光谱法是利用样品对x射线的吸收随样品中的成分及其多少变化而变化来定性或定量测定样品中成分的一种方法。
当试样受到x射线，紫外光，高能粒子束等照射时，由于试样原子与高能粒子或光子碰撞，将原子内层的电子逐出，从而形成空穴，使原子处于激发的状态，这种激发状态的离子寿命很短，当外层电子向内层空穴进行跃迁，会使多余的能量以x射线的形式释放而出，并在教外层产生新的产生新的x射线发射和空穴，从而会产生一系列特征x射线。而特征x射线是各种元素所固有的，跟元素的原子系数有关联。所以只要测出了特征x射线的波长λ，就可以求出产生该波长的元素。即可做定性分析。在样品组成均匀，表面光滑平整，元素间无相互激发的条件下，当用x射线（一次x射线）做激发原照射试样，使试样中元素产生特征x射线（荧光x射线）时，若元素和实验条件一样，荧光x射线强度与分析元素含量之间存在线性关系。根据谱线的强度可以进行定量分析
（五）电化学法—阳极溶出伏安法
电化学法是近些年以来发展得非常快的一种检测方法，它主要是以经典极谱法为基础，在此之上又衍生出了阳极溶出伏安法、示波极谱等方法。电化学法的测试灵敏度较高，而检测限则较低，比较适合推广。阳极溶出伏安法是把伏安法测定和恒电位电解富集相结合的电化学分析方法。这种方法灵敏度很高，可以一次性的连续测定多种金属离子，能测定10-7-10-9mol/L的金属离子。而且此种方法所用仪器简单可行，操作方法简单，是一种很好的痕量分析手段。示波极谱法也很普遍，例如在国标中铬的测定方法的第二法和铅的测定方法中的第五法都是示波极谱法。
参考文献：
[1]马军国.利用微波消解和原子英光光度法同时测定水样中的砷、汞[J].干旱环境监测，2002，16（4）∶201- 202，247.
[2]李俊玲，徐燕，王家保.保健食品中铅、砷、汞微波消解前处理方法的研究[J].职业与健康，2005，21（9）∶1317- 1319.
[3]翟毓秀，郝林华.氢化物发生原子荧光光谱法测定食品和饲料中的铅[J].分析化学，2000，28（2）∶176-179.
[4]方红，杨晓兵.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定化妆品中砷、铅、汞[Z].光谱实验室，2002.